一種高壓柜三相交流電壓測量裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種高壓柜三相交流電壓測量裝置，其特征是：三相交流電壓信號采樣單元的三路輸出端分別于A相、B相、C相電壓變換處理單元的輸入端電連接；A相、B相、C相電壓變換處理單元的輸出端分別與3路模擬開關的3路輸入端電連接；3路模擬開關的輸出端與模/數信號轉換單元的輸入端電連接；模/數信號轉換單元的輸出端與中央處理器單元的I/O口電連接；中央處理器單元的控制口與3路模擬開關、模/數信號轉換單元的控制端電連接；中央處理器單元分別通過I/O口與數據顯示單元、數據轉換單元電連接；濾波單元分別與中央處理器單元和數據顯示單元的電源端口連接；數據通訊單元與485接口電連接。它為網絡云端大數據處理提供底層基本數據。
【專利說明】
一種高壓柜三相交流電壓測量裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及電子信號檢測領域，特別是涉及一種高壓柜三相交流電壓測量裝置。
【背景技術】
[0002]高壓柜電壓信號是反映電力系統供電質量的重要指標，電壓信號偏離額定值的允許范圍，將影響用電設備的技術和經濟指標，甚至造成用電設備不能正常工作.因此，必須對電壓參數進行測量，監控，以便提髙供電水平，滿足電力發展的需要.隨著電力系統自動化發展的趨勢，在高壓柜等控制系統中，用微機裝罝對電壓參數進行測量，監控，并通過通信網絡將電壓參數送至中央控制室，不但提髙了測量的精度，而且提髙了控制柜的自動化水平。
[0003]目前，許多研究機構設計研發了一些三相交流電的監測裝罝.但這些裝置大多是采用多路模擬開關共用一個A/ D轉換器，不僅電路復雜，價格髙，而且還難以避免采樣的孔徑時間以及器件間的影響引起的誤差;對交流電壓的測量大多也是采用同步采樣測量法，增加了迭代次數和數據螢，容易使單片機沒有足夠時間完成采樣，通信等功能；另外這些裝置數據通訊大多采用本地通訊與顯示，數據接口少，不易擴展，數據標準不統一，無法進行數據網絡輸送，更不能進行數據通訊網絡化處理，從而導致這些裝置的測量結果不能為網絡云端大數據處理提供底層數據。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種高壓柜三相交流電壓測量裝置，以便解決高壓柜電壓模擬數據測量的數字化，網絡化，為網絡云端大數據處理提供底層基本數據。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現的，一種高壓柜三相交流電壓測量裝置，其特征是:至少包括:三相交流電壓信號采樣單元、A相電壓變換處理單元、B相電壓變換處理單元、C相電壓變換處理單元、3路模擬開關、模/數信號轉換單元、中央處理器單元、數據轉換單元、濾波單元、數據顯示單元、數據通訊單元和485數據接口單元;三相交流電壓信號采樣單元的三路輸出端分別于A相電壓變換處理單元、B相電壓變換處理單元、C相電壓變換處理單元的輸入端電連接;A相電壓變換處理單元、B相電壓變換處理單元、C相電壓變換處理單元的輸出端分別與3路模擬開關的3路輸入端電連接;3路模擬開關的輸出端與模/數信號轉換單元的輸入端電連接;模/數信號轉換單元的輸出端與中央處理器單元的I/O口電連接；中央處理器單元的控制口與3路模擬開關、模/數信號轉換單元的控制端電連接；中央處理器單元分別通過I/O 口與數據顯示單元、數據轉換單元電連接;濾波單元分別與中央處理器單元和數據顯示單元的電源端口連接;數據轉換單元輸出端與數據通訊單元輸入端電連接;數據通訊單元與485接口電連接。
[0006]所述三相交流電壓信號采樣單元，由3路電壓采樣傳感器和分壓電阻組成，交流電壓信號采樣模塊的目的是將輸入端每兩項間電壓信號為O?380V的交流電壓信號通過電壓采樣傳感器將相間電壓信號的大小檢測出來，并相間絕緣輸電線路輸送到單項電壓變換單元進行處理。
[0007]所述A相電壓變換處理單元，由兩組分壓電阻和真有效值轉換器組成。
[0008]所述B相電壓變換處理單元，由兩組分壓電阻和真有效值轉換器組成。
[0009]所述C相電壓變換處理單元，由兩組分壓電阻和真有效值轉換器組成。
[0010]所述3路模擬開關，采用雙電源供電，其中正向電源電壓為+9V，負向電源電壓為-5V。
[0011 ]所述模/數信號轉換單元采用AD公司的24位A/D轉換芯片ADSl 110。
[0012]所述中央處理器單元是單片機及其最小系統，單片機系統采用STC公司生產的STC15W408AS。
[0013]所述數據顯示單元由4個8位數碼管以及驅動芯片組成，驅動芯片型號為MAX7219。[OOM] 所述數據通訊單元采用RS485通訊協議進行通訊。
[0015]本實用新型的優點是:通過對高壓柜三相交流電壓的高精度檢測，即對一個高壓柜中的三相輸電線路相路間電壓信號進行檢測，并將檢測到的模擬電壓信號進行數字化處理，然后將處理后的電流信號數據通過數據網絡傳輸到云端進行大數據優化處理。解決高壓柜模擬數據測量的數字化，網絡化。
【附圖說明】
[0016]下面結合實施例附圖對本實用新型作進一步說明:
[0017]圖1是本實用新型實施例電路原理圖；
[0018]圖中，1、三相交流電壓信號采樣單元;2、A相電壓變換處理單元;3、B相電壓變換處理單元;4、C相電壓變換處理單元;5、3路模擬開關;6、模/數信號轉換單元;7、中央處理器單元;8、數據轉換單元;9、濾波單元，10、數據顯示單元，11、數據通訊單元，12、485數據接口單
J L ο
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，一種高壓柜高精度多路交流電流檢測裝置，至少包括:一種高壓柜三相交流電壓測量裝置，其特征是:至少包括:三相交流電壓信號采樣單元1、A相電壓變換處理單元2、B相電壓變換處理單元3、C相電壓變換處理單元4、3路模擬開關5、模/數信號轉換單元6、中央處理器單元7、數據轉換單元8、濾波單元9、數據顯示單元10、數據通訊單元11和485數據接口單元12;三相交流電壓信號采樣單元I的三路輸出端分別于A相電壓變換處理單元2、B相電壓變換處理單元3、C相電壓變換處理單元4的輸入端電連接;A相電壓變換處理單元2、B相電壓變換處理單元3、C相電壓變換處理單元4的輸出端分別與3路模擬開關5的3路輸入端電連接;3路模擬開關5的輸出端與模/數信號轉換單元6的輸入端電連接;模/數信號轉換單元6的輸出端與中央處理器單元7的I/O口電連接；中央處理器單元7的控制口與3路模擬開關5、模/數信號轉換單元6的控制端電連接；中央處理器單元7分別通過I/O口與數據顯示單元10、數據轉換單元8電連接;濾波單元9分別與中央處理器單元7和數據顯示單元10的電源端口連接;數據轉換單元8輸出端與數據通訊單元11輸入端電連接;數據通訊單元11與485接口電連接。
[0020]所述三相交流電壓信號采樣單元，由3路電壓采樣傳感器和分壓電阻組成，交流電壓信號采樣模塊的目的是將輸入端每兩項間電壓信號為O?380V的交流電壓信號通過電壓采樣傳感器將相間電壓信號的大小檢測出來，并相間絕緣輸電線路輸送到單項電壓變換單元進行處理。
[0021]所述A相電壓變換處理單元，由兩組分壓電阻和真有效值轉換器組成，由于三相交流電壓信號采樣單元向A相電壓變換處理單元輸送的待測電壓為0~380V的交流電壓信號，要將這個模擬交流電壓信號進行后續處理，必須將其有交流信號轉換為直流信號，并進行模數轉換，將其由模擬信號轉換為數字信號，真有效值轉換器的作用是將O?2V的交流電壓信號轉換為O?2V的直流電壓信號，轉換過程中電壓信號的絕對值保持不變，由于待測交流電壓信號為0~380V，本實用新型采用兩組高精度分壓電阻將0~380V的交流電壓信號按一定比例轉換為O?2V的交流電壓信號并將其輸送至真有效值轉換器，然后由真有效值轉換器將O?2V的交流電壓信號轉換成O?2V的直流電壓信號，而后將其后續處理。
[0022]所述B相電壓變換處理單元，由兩組分壓電阻和真有效值轉換器組成，由于三相交流電壓信號采樣單元向A相電壓變換處理單元輸送的待測電壓為0~380V的交流電壓信號，要將這個模擬交流電壓信號進行后續處理，必須將其有交流信號轉換為直流信號，并進行模數轉換，將其由模擬信號轉換為數字信號，真有效值轉換器的作用是將O?2V的交流電壓信號轉換為O?2V的直流電壓信號，轉換過程中電壓信號的絕對值保持不變，由于待測交流電壓信號為0~380V，本實用新型采用兩組高精度分壓電阻將0~380V的交流電壓信號按一定比例轉換為O?2V的交流電壓信號并將其輸送至真有效值轉換器，然后由真有效值轉換器將O?2V的交流電壓信號轉換成O?2V的直流電壓信號，而后將其進行后續處理。
[0023]所述C相電壓變換處理單元，由兩組分壓電阻和真有效值轉換器組成，由于三相交流電壓信號采樣單元向A相電壓變換處理單元輸送的待測電壓為0~380V的交流電壓信號，要將這個模擬交流電壓信號進行后續處理，必須將其有交流信號轉換為直流信號，并進行模數轉換，將其由模擬信號轉換為數字信號，真有效值轉換器的作用是將O?2V的交流電壓信號轉換為O?2V的直流電壓信號，轉換過程中電壓信號的絕對值保持不變，由于待測交流電壓信號為0~380V，本實用新型采用兩組高精度分壓電阻將0~380V的交流電壓信號按一定比例轉換為O?2V的交流電壓信號并將其輸送至真有效值轉換器，然后由真有效值轉換器將O?2V的交流電壓信號轉換成O?2V的直流電壓信號，而后將其進行后續處理。
[0024]所述3路模擬開關，采用雙電源供電，其中正向電源電壓為+9V，負向電源電壓為-5V，模擬開關3引腳分別與A、B、C三相電壓變換處理單兀的輸出腳相連接，模擬開關的控制引腳與中央處理器單元7的一個I/O接口相連接，3路模擬開關工作時，由中央處理器單元7的一個I/O接口發出開關量，通過模擬開關內部的結構電路決定模擬開關輸出端口的通/斷。
[0025]所述模/數信號轉換單元，采用AD公司的24位A/D轉換芯片ADSl110，其特點是轉換精度高，可達24位，工作能耗低，電路設計簡單。模/數信號轉換單元的輸入腳與真有效值轉換器的輸出腳相連，待測電壓信號經真有效值轉換器轉換后進入模/數信號轉換單元6，并經入模/數信號轉換單元將待測電壓由模擬信號轉換為數字信號，供中央處理器單元7處理。模/數信號轉換單元的控制信號由央處理器單元7發出。
[0026]所述中央處理器單元7是單片機及其最小系統，單片機系統采用STC公司生產的STC15W408AS，該單片機系統的特點是寬工作電壓，工作電壓寬度可達2.6V-5.5V，，可靠性高，加密性能強。單片機系統與8路模擬開關單元，模/數信號轉換單元，數據顯示單元，數據通訊單元相連接，分別控制各個單元模塊的工作狀態。
[0027]所述數據轉換單元是將單片機系統發出的數據型號轉換為數據通訊系統所需要的數據型號，由于單片機系統發出的數據信號為TTL電平，而數據通訊系統所需要的數據信號為232電平，故在此需要增設數據轉換系統，將TTL電平的數據信號轉換為232電平類型的數據信號。
[0028]所述濾波單元，其作用是為單片機系統，數據通訊系統的供電系統進行濾波處理，由于單片機系統和數據通訊系統進行工作時，其工作頻率高，對供電系統的要求也就比較高，一旦電源系統雜波增多，容易造成對這兩個系統的干擾，影響其正常工作。因此本實用新型設計有專門的濾波系統，以此解決供電系統雜波干擾大的問題。
[0029]所述數據顯示單元，由4個8位數碼管以及驅動芯片組成，驅動芯片型號為MAX7219。
[0030]所述數據通訊單元采用RS485通訊協議進行通訊，單片機發出通訊數據經數據轉換單元進行電平后經485驅動芯片傳送至數據通訊鏈路。
[0031]該裝置的工作過程是:通過3路電壓互感器將高壓柜三相交流電壓采樣，在單片機控制下，由3路模擬開關分時逐個輸入，經高精度真有效值器件轉換成0-200mV的直流電壓信號，由24位高精度AD轉換器變換后送入單片機系統，經單片機計算得到高壓柜三相被測電壓的有效值(其測量范圍為0-380V，精度可達千分之一)，并可通過485接口傳送到云端進行大數據匯總與處理。
[0032]本實施例沒有詳細敘述的部件和結構屬本行業的公知部件和常用結構或常用手段，這里不一一敘述。
【主權項】
1.一種高壓柜三相交流電壓測量裝置，其特征是:至少包括:三相交流電壓信號采樣單元、A相電壓變換處理單元、B相電壓變換處理單元、C相電壓變換處理單元、3路模擬開關、模/數信號轉換單元、中央處理器單元、數據轉換單元、濾波單元、數據顯示單元、數據通訊單元和485數據接口單元;三相交流電壓信號采樣單元的三路輸出端分別于A相電壓變換處理單元、B相電壓變換處理單元、C相電壓變換處理單元的輸入端電連接;A相電壓變換處理單元、B相電壓變換處理單元、C相電壓變換處理單元的輸出端分別與3路模擬開關的3路輸入端電連接;3路模擬開關的輸出端與模/數信號轉換單元的輸入端電連接;模/數信號轉換單元的輸出端與中央處理器單元的I/O口電連接；中央處理器單元的控制口與3路模擬開關、模/數信號轉換單元的控制端電連接；中央處理器單元分別通過I/O口與數據顯示單元、數據轉換單元電連接;濾波單元分別與中央處理器單元和數據顯示單元的電源端口連接；數據轉換單元輸出端與數據通訊單元輸入端電連接;數據通訊單元與485接口電連接。2.根據權利要求1所述的一種高壓柜三相交流電壓測量裝置，其特征是:所述三相交流電壓信號采樣單元，由3路電壓采樣傳感器和分壓電阻組成，交流電壓信號采樣模塊的目的是將輸入端每兩項間電壓信號為O?380V的交流電壓信號通過電壓采樣傳感器將相間電壓信號的大小檢測出來，并相間絕緣輸電線路輸送到單項電壓變換單元進行處理。3.根據權利要求1所述的一種高壓柜三相交流電壓測量裝置，其特征是:所述A相電壓變換處理單元，由兩組分壓電阻和真有效值轉換器組成。4.根據權利要求1所述的一種高壓柜三相交流電壓測量裝置，其特征是:所述B相電壓變換處理單元，由兩組分壓電阻和真有效值轉換器組成。5.根據權利要求1所述的一種高壓柜三相交流電壓測量裝置，其特征是:所述C相電壓變換處理單元，由兩組分壓電阻和真有效值轉換器組成。6.根據權利要求1所述的一種高壓柜三相交流電壓測量裝置，其特征是:所述3路模擬開關，采用雙電源供電，其中正向電源電壓為+9V，負向電源電壓為-5V。7.根據權利要求1所述的一種高壓柜三相交流電壓測量裝置，其特征是:所述模/數信號轉換單元采用AD公司的24位A/D轉換芯片ADSl 110。8.根據權利要求1所述的一種高壓柜三相交流電壓測量裝置，其特征是:所述中央處理器單元是單片機及其最小系統，單片機系統采用STC公司生產的STC15W408AS。9.根據權利要求1所述的一種高壓柜三相交流電壓測量裝置，其特征是:所述數據顯示單元由4個8位數碼管以及驅動芯片組成，驅動芯片型號為MAX7219。10.根據權利要求1所述的一種高壓柜三相交流電壓測量裝置，其特征是:所述數據通訊單元采用RS485通訊協議進行通訊。
【文檔編號】G01R19/25GK205450100SQ201620242731
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月28日
【發明人】淮琳, 楊振江
【申請人】西安同創電力設備自動控制工程有限公司